Прилад для визначення середньозваженої твердості гетерогенних сплавів

Abstract

Метою роботи є підвищення точності, достовірності та продуктивності вимірювання макроскопічної (середньозваженої) твердості структурно-неоднорідних матеріалів шляхом автоматизації процесу диференціальної склерометрії. У роботі проведено аналіз існуючих методів неруйнівного контролю та засобів вимірювання механічних властивостей матеріалів, обґрунтовано вибір конструктивних елементів механічного приводу та прецизійного LVDT-давача Solartron із сигнальним кондиціонером AD598. Виконано кінематичні та силові розрахунки елементів каретки приладу, а також розраховано параметри аналого-цифрового тракту на базі мікроконтролера STM32. Побудовано математичну модель функціонування вимірювального циклу склерометра з використанням апарату стохастичних часових мереж Петрі. Досліджено точність вимірювань та оцінено методичні й інструментальні похибки системи. Розроблений прилад забезпечує автоматизацію процесу експрес-контролю, цифрове відфільтровування структурних завад у реальному часі та повне усунення суб’єктивного фактора оператора, що суттєво підвищує достовірність оцінки зносостійкості багатофазних сплавів. Отримані результати можуть бути впроваджені на машинобудівних та приладобудівних підприємствах для оперативного контролю якості деталей.

The aim of the work is to increase the accuracy, reliability and productivity of measuring the macroscopic (weighted average) hardness of structurally inhomogeneous materials by automating the process of differential sclerometry. The work analyzes existing methods of non-destructive testing and means of measuring the mechanical properties of materials, justifies the choice of structural elements of the mechanical drive and the Solartron precision LVDT sensor with the AD598 signal conditioner. Kinematic and force calculations of the elements of the device carriage are performed, and the parameters of the analog-digital path are calculated based on the STM32 microcontroller. A mathematical model of the functioning of the sclerometer measuring cycle is built using the stochastic time Petri net apparatus. The accuracy of measurements is investigated and the methodological and instrumental errors of the system are estimated. The developed device provides automation of the express control process, digital filtering of structural interference in real time and complete elimination of the subjective factor of the operator, which significantly increases the reliability of the assessment of the wear resistance of multiphase alloys. The results obtained can be implemented at machine-building and instrument-making enterprises for operational quality control of parts.